Нобелевская неделя: доцент Дмитрий Макаров о премии в области физики

Нобелевский комитет продолжает объявлять имена лауреатов самой известной научной премии. В области физики 4 октября наградами были удостоены исследователи из США Дэвид Таулесс, Дункан Холдейн и Майкл Костерлиц. Жюри отметило их работы в области теории фазовых переходов в конденсированных средах.

Как рассказал кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики фазовых переходов ПГНИУ Дмитрий Макаров, премия в 2016 году вручена за разработку теоретических подходов, использующихся при изучении топологических фазовых переходов в различных низкоразмерных конденсированных средах. Работы Таулеса и Костерлица посвящены таким явлениям как сверхпроводимость и сверхтекучесть в двумерных системах, а Холдейна – вихревым структурам в тонких магнитных пленках.

Преподаватель ПГНИУ отмечает, что теория фазовых переходов принадлежит к числу сложнейших и нерешенных проблем современной физики, входящих в «список Гинзбурга».

«Фазовый переход, или как его еще красиво называют "фазовое превращение", представляет собой переход вещества из одного состояния в другое. Это очень распространенное явление в природе: испарение и конденсация, плавление и кристаллизация, появление спонтанной намагниченности или поляризации, переходы в сверхтекучее или сверхпроводящее состояния, бозе-эйнштейновская конденсация – все это примеры фазовых переходов. Чаще всего при малом изменении внешних условий свойства вещества меняются незначительно. Однако в ряде случаев даже небольшое изменение внешних параметров приводит к резкому изменению состояния системы, аномалиям физических характеристик и появлению свойств, которых раньше у нее не было – вещество испытывает фазовое превращение», – рассказывает Дмитрий Макаров.

Согласно общепринятой классификации, фазовые переходы делят на две группы: 1-го и 2-го рода. Первые сопровождаются выделением или поглощением тепла и скачкообразным изменением плотности вещества. К ним относят различные переходы типа «пар-жидкость-твердое тело». Вторая группа фазовых превращений связана со скачкообразным изменением симметрии системы и не сопровождается выделением или поглощением тепла, например, размагничивание ферромагнитных материалов при нагревании.

Однако в ряде физических систем наблюдается необычный переход, близкий к переходу 2-го рода, но происходящий без нарушения симметрии, который получил название топологического или перехода Березинского – Костерлица – Таулеса. К такому типу переходов относят переходы в сверхтекучее и сверхпроводящее состояния в тонких пленках вещества. Именно за теоретические работы в этой области и была вручена Нобелевская премия по физике в 2016 году.

Дмитрий Макаров также указывает на то, что ни одна Нобелевская премия по физике в последние годы не обходится без упоминания отечественных ученых, этот раз тоже не стал исключением. На год раньше лауреатов опубликовал свою статью в Журнале экспериментальной и теоретической физики и указал возможность такого перехода советский физик-теоретик Вадим Березинский, но до этой премии он не дожил. Его вклад, как рассказал доцент Макаров, лишь мимоходом отмечен в пресс-релизе Нобелевского комитета.

«Забавно, что большое количество любителей делать прогнозы считало главными претендентами на Нобелевскую премию по физике ученых из коллаборации LIGO (англ. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), анонсировавших открытие гравитационных волн. Но поскольку официальное заявление об открытии было сделано лишь в феврале этого года, то ожидать премии сейчас можно было бы, только рассчитывая на нарушение существующего регламента», – добавляет доцент ПГНИУ.

Управление общественных связей